生命科學(xué)學(xué)院韓管助課題組在逆轉(zhuǎn)錄類病毒基因選配研究取得重要進展
近期，進化生物學(xué)權(quán)威期刊Molecular Biology and Evolution（影響因子11.062）以《Unearthing LTR retrotransposon gag genes co-opted in the deep evolution of eukaryotes》為題在線發(fā)表了我校生命科學(xué)學(xué)院韓管助教授課題組關(guān)于逆轉(zhuǎn)錄類病毒基因選配的最新研究進展。
逆轉(zhuǎn)錄類病毒常以LTR類反轉(zhuǎn)座元件為大家所熟知，其可分為四大類，即Ty3/Gypsy（又被稱為宏病毒）、Ty1/Copia（假病毒）、Bel/Pao（百保病毒）反轉(zhuǎn)座元件以及逆轉(zhuǎn)錄病毒。逆轉(zhuǎn)錄類病毒廣泛存在于真核生物基因組中，是真核生物基因組的重要組成部分。宿主偶爾會利用逆轉(zhuǎn)錄類病毒基因來行使自身生物學(xué)功能，這個過程在進化生物學(xué)中被稱為選配（co-option）。例如，哺乳動物和果蠅的Arc蛋白即來自于宏病毒的Gag蛋白，Arc蛋白對認(rèn)知以及突觸可塑性至關(guān)重要。但真核生物中逆轉(zhuǎn)錄類病毒基因選配事件尚無系統(tǒng)研究。
韓管助課題組在2000多種真核生物基因組中系統(tǒng)地挖掘了發(fā)生在分類單元科以上的逆轉(zhuǎn)錄類病毒gag基因選配事件（即在相對遠(yuǎn)古的時間發(fā)生的選配事件）。該研究在740多個真核生物科中共發(fā)現(xiàn)14個逆轉(zhuǎn)錄類病毒gag基因選配事件。在這些gag基因選配事件中，九個涉及到宏病毒，四個涉及到假病毒，一個涉及到百保病毒。就物種分布而言，其中七個發(fā)生在動物中，四個發(fā)生在植物中（其中兩個發(fā)生在被子植物進化早期），三個發(fā)生在真菌中，說明逆轉(zhuǎn)錄類病毒基因選配事件可以發(fā)生在主要真核生物支系中。該研究也表明逆轉(zhuǎn)錄類病毒gag基因選配在真核生物遠(yuǎn)古進化過程中較少發(fā)生，相關(guān)現(xiàn)象可通過病毒基因選配事件頻繁的獲得和丟失來解釋。
該研究通過選擇壓力分析發(fā)現(xiàn)所有選配的逆轉(zhuǎn)錄類病毒基因都受到功能限制，通過基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)所有選配的基因都能夠表達(dá)，表明這些逆轉(zhuǎn)錄類病毒基因的確被宿主選配來行使細(xì)胞生物學(xué)功能。其中部分選配的基因受到正向選擇，選配的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因受到不同的選擇壓力表明選配的基因可能行使了多種宿主細(xì)胞生物學(xué)功能?？傊?，該研究為發(fā)生在真核生物遠(yuǎn)古進化歷程中逆轉(zhuǎn)錄類病毒gag基因的選配提供了一個全景圖。選配的逆轉(zhuǎn)錄類病毒基因是真核生物新基因起源的重要機制之一，該研究也為真核生物基因組復(fù)雜性的起源和進化提供了新的視角。
相關(guān)研究發(fā)表在進化生物學(xué)權(quán)威期刊Molecular Biology and Evolution上（文章鏈接：https://doi.org/10.1093/molbev/msab101），博士研究生王建華同學(xué)為第一作者，韓管助教授為通訊作者。相關(guān)研究受到國家自然科學(xué)基金、江蘇省優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)項目等的支持。
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